毕业设计（论文）-后镜筒塑料模设计.doc

后镜筒塑料模设计南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文）学院（系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化专业学 生： 指导教师： 完成日期 2010 年 5 月 南阳理工学院本科生毕业设计（论文）后镜筒塑料模设计 after the tube plastic mold design总计： 毕业设计（论文）28 页表 格： 4个插 图 ： 20 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）后镜筒塑料模设计after the tube plastic mold design学 院（系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师（职称）： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院 nanyang institute of technology后镜筒塑料模设计机械设计制造及其自动化 任亚杰摘 要 本课题是后镜筒塑料模设计。该课题所涉及的问题有以下几个方面：对零件的测量、分析、绘制，塑料模具的结构设计;部分模具零件的加工工艺规程编制及加工后模具的组装。其主要问题是塑料模具的设计。通过对后镜筒塑料件进行测绘及对该塑件进行结构工艺性分析，设计了一副生产该塑件的一模一腔的塑料模。该模具选择了平直形分型面，采用了点浇口三点式进料浇注系统、推杆推出机构、斜导柱侧向分型抽芯机构、导柱导向结构的合模导向机构、组合式的成型零件结构形式，并对成型零件尺寸进行了计算，对模具安装的注射机进行的初步选择和校核。关键词 塑料模；工艺分析；结构；设计after the tube plastic mold designmechanical design manufacturing and automationren renjieabstract:the latter tube plastic mold design issues. the subject of the issues involved in the following areas: on the part of the measurement, analysis, mapping, structural plastic mold design; part of the mold machining process planning and assembly of the mold after processing. the main problem is that plastic mold design.some mold machining process planning and assembly of the mold after processing. the main problem is that plastic mold design. after the plastic tube through the mapping and the process of plastic parts for structural analysis, design of a production of the plastic parts of a mold cavity of a plastic mold. select a flat shape of the mold parting line, using three-point gate feeding gating system, putting launch, oblique lateral pillar classification guide core pulling mechanism, guide column-oriented structure of mold-oriented institutions, combined forming part structure, and forming part size was calculated on the mold injection machine to install the initial selection and verification.key words: plastic mold; process analysis ;structure; design28目 录1. 塑件制品分析11.1 明确制品设计要求11.2.1 abs成型条件11.2.2 abs 成型特性31.3 塑件结构工艺性分析31.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度31.3.2 壁厚41.3.4 脱模斜度41.4 明确制品批量41.5 计算制品的体积和质量42. 注塑机的选用52.1 注塑机两种类型的优、缺点52.2 注塑机的选用53.模具结构设计63.1分型面的确定63.2 浇注系统的设计63.2.1 主流道设计73.2.2 冷料穴设计73.2.3 分流道设计83.2.4 浇口的设计83.3 推出机构的设计93.3.1 推出机构的结构组成93.3.2 推出机构的形式93.3.3 设计推出机构必须注意以下满足条件93.4 推出机构的导向与复位103.4.1导向零件103.4.2复位零件103.5 侧向抽芯机构设计103.5.1 斜导柱设计113.5.2 滑块定位装置设计133.5.3 锁紧楔设计133.6 成形零件的设计143.6.1凹模的结构143.6.1.1 在凹模的结构设计中，采用镶拼结构的优点143.6.1.2 采用镶拼结构的模具设计应注意143.7 注射模导向结构的设计153.7.1 设计导柱、导套时的注意事项153.7.2 导柱、导套在模板的位置173.8 成型零件工作尺寸计算173.8.1 影响工作尺寸的因素173.8.2 凸、凹模工作尺寸的计算183.9 其他小件的形状及尺寸203.9.1 浇口套的形状及尺寸203.9.2 复位装置的形状及尺寸214. 模具总体尺寸以及各模板厚度的确定215. 注射机参数的校核215.1 最大注射量的校核215.2 模具与注射机安装部分相关尺寸计算校核225.3 开模行程校核236. 模具材料的选用236.1 模具材料的选定用原则236.2 本设计模具上零件的材料及热处理237. 模具装配图及工作原理258. 部分模具零件的加工工艺规程的编制26总结27参考文献27致谢281. 塑件制品分析1.1 明确制品设计要求下图为后镜筒塑三视图 技术要求：1.零件表面应无毛刺，飞边，划伤，起皮等缺陷；2.未注脱模斜度1；3.材料abs;4.公差等级按未注公差mt5 b级精度.该产品精度及表面粗糙度要求ra1.6m，精度及表面粗糙度要求不高，且有一定的配合精度要求。1.2 塑件材料分析该塑件使用材料为苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物（abs），该材料为让热塑性材料，具有良好的流动性。1.2.1 abs成型条件查塑料模设计手册表1-4，abs的成形条件如表1：表1 abs成形条件缩写abs注射成形机类型螺杆式密度（g/cm）1.031.07计算收缩率（%）0.30.8预热 温度()8085时间（h）23料筒温度（）后段150170中段165180前段180200喷嘴温度()170180模具温度（）5080注射压力（mpa）60100成形时间（秒）注射时间2090高压时间05冷却时间20120总 周 期50220螺杆转速（r/min）30使用注射机类型螺杆、柱塞均可方法红外线灯、烘箱后处理温度（）70时间（h）24说 明该成形条件为加工通用级abs料时所用1.2.2 abs 成型特性 查塑料模设计手册表1-5得 abs的成形特性：1、无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，按品种确定成形方法及成形条件；2、吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要长时间预热干燥；3、流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，as差，但比聚碳醋酯，聚氯乙烯好）；4、比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高宜分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140mpa，螺杆式注射机则取160220，70100mpa；5、模具设计是要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上1.3 塑件结构工艺性分析塑件的结构工艺性事指塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成形工艺要求，从而简化模具结构，降低生产成本。在进行塑件结构设计时，应考虑以下几方面的因素：1、塑件的物理与力学性能、电性能。耐化学腐蚀性能和耐热性能等；2、塑件的成形工艺性，如流动性、收缩率等；3、模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度；4、模具零件的形状及其制造工艺；5、塑件的外观质量。塑件的结构工艺性的内容很多，现主要叙述如下内容： 1.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度（1）尺寸 塑件尺寸的大小取决于塑件的流动性。设计模具时要保证塑件零件图上所标注的基本尺寸，并保证具有精度要求的尺寸。（2）精度 abs塑料的精度等级：高精度 mt2；一般精度 mt3；该塑件的精度等级为未注公差 mt5。（3）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度ra一般为0.8m0.2m，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低12级，所给塑件的表面粗糙度为ra1.6m，故可实现。1.3.2 壁厚 塑件的壁厚主要取决于塑件的使用要求，但壁厚的大小对塑件的成形影响很大。壁厚过小，成形时流动阻力大，难以充型；壁厚过大则浪费材料，还易产生气泡、缩孔等缺陷，因此必须合理选择塑件壁厚。查中国模具设计大典第二卷 表8.5-10知，abs塑件的最小壁厚为0.75 mm,最大壁厚为3mm。通过测量该塑件的壁厚为1mm故该塑件的壁厚符合要求。1.3.4 脱模斜度 脱模斜度是指平行于模具启闭模方向，塑件壁面所应具有的倾斜度。由于塑件在模塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分，则需在塑件内外壁有足够的脱模斜度查中国模具设计大典第二卷表8.5-7知abs塑件外表面脱模斜度为40120；塑件内表面为301，该塑件选用的脱模斜度为1，符合设计要求。1.4 明确制品批量该产品大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构，由于该塑件有3个侧孔，需要侧向抽芯机构，故模具采用一模一腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件壁薄且为圆形状，所以采用三点进料，以利于充满型腔。1.5 计算制品的体积和质量该产品材料为abs，有前面查表可知其密度为1.031.07 g/cm，收缩率为0.3%0.8%，计算出其平均密度为1.05 g/cm，平均收缩率为0.55%。通过ug建模测量得知该塑件的质量m（塑件）=7.581g该塑件的体积v（塑件）= m（塑件）/=4/1.05=7.22 cm式中 -塑件密度，g/ cm。浇注系统体积 v（浇注）=4.548 cm浇注系统质量m（浇注）=v（浇注）*=4.548 cm*1.05 g/ cm=4.7754g故 v(总)= v（塑件）+ v（浇注）=4.548cm+7.22 cm11.768gm(总)= m（塑件）+ m（浇注）=7.581g+4.7754g12.36g2. 注塑机的选用2.1 注塑机两种类型的优、缺点采用卧式注射机的优点是注射部分和锁模部分在同一水平线上，工作位置低，操作方便，稳定性好，顶出后塑件可以自动脱模，是应用广泛的注射机，适用于大、中、小个各型注射机，但唯一的缺点是占地面积大。采用立式注射机的优点是占地面积小，缺点是操作位置高，对于注射量大的注射机，势必使注射机高度增加，操作台升高，操作不方便，注射机的工作稳定性也减少。因此，立式注射机多限于小型注射机。2.2 注塑机的选用根据塑件制品的体积或质量，查模具设计与制造实训的附录5的附表5-1选定注塑机型号为：xs-z-125。注塑机的参数如表2所示： 表2：注塑机参数: 螺杆（柱塞）直径（mm）30，42，45最大理论注射容量（cm）125注射压力（n/ cm）（12000）14600，11900，10400锁模力（kn）(1000)900拉杆间距（h*v）/（mm*mm）487*450最大注射面积（cm）（300）320最大模具厚度h（mm）300最小模具厚度h1（mm）200（145+10）模板最大距离l。（mm）600模板行程l1（mm）（375）300喷嘴圆弧半径r（mm）12喷嘴孔径d（mm）3喷嘴移动距离（mm）210推出形式两侧顶出，没有推板，机械推出其他总力280kn，开模力8t，顶杆最大距离190 mm3.模具结构设计3.1分型面的确定选择分型面应考虑的问题是：1、是否能确保塑件的成型质量；2、分型面设置的部位再清除毛刺及飞边时是否容易；3、是否有利于排除模型腔内的气味；4、动模与定模分开后，塑件能否留在动模内。分型面选择需遵循以下几个原则：1，分型面应设置在塑件外形最大轮廓处；2，分型面选择应尽可能使塑件留在动模；3，分型面选择应保证塑件的精度要求；分型面选择应考虑塑件外观质量；5，分型面选择应考虑排气效果；6，拔模斜度较小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位。该塑件为圆形，表面质量无特殊要求，塑件的高度为35mm，分型面选择如图2所示，这样既能降低模具的复杂程度，减少模具的加工难度，又便于成型后的脱模。图2 分型面选择3.2 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀的送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。对于浇注系统设计的要求如下：1、重点考虑型腔布局；2、热量及压力损失要小，则浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低；3、均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置；4、塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小；5、消除冷料，浇注系统应尽能收集温度较低的“冷料”；6、排气良好7、防止塑件出现缺陷，避免熔体出现不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力；8、保证塑件外观质量；9、较高的生产效率；10、充分利用塑件熔体的流动特性。3.2.1 主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔（单型腔）或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式注射机模具中，主流道垂直于分型面。根据塑料模设计手册查得xs-z-125型注塑机喷嘴前端孔径d=4mm,喷嘴前端球面半径r=12mm。根据模具主流道与喷嘴的关系r=r+(23)mm及d=d+(0.51)mm，故取主流道球面半径r=14mm,小端直径d=5mm.为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为26，表面粗糙度ra2000时k取0.07；f=400 cm2000 cm时，k取0.08；fpa （式2）式中：p熔融型料在型腔内的压力，该产品p=4080mpa; a塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和，经计算a=953.775mm; 注塑机的额定锁模力。故 pa=80*953.775=76.302kn选定的注塑机为900kn，满足要求。5.2 模具与注射机安装部分相关尺寸计算校核模具闭合高度长度尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合 模具长*宽拉杆面积模具的长*宽为290mm*330mm，故满足要求。5.3 开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式： -（-）+(510)mm （式3）式中：顶出距离，mm; 包括浇注系统在内的塑件高度，mm; 注塑机最大开模行程，mm。 因为 -（-）=300mm-(260-200)mm=240mm + +(510)mm =17mm+37mm=64mm 故满足要求。6. 模具材料的选用6.1 模具材料的选定用原则在选择模具材料时，需要注意一下几点原则：机械加工性能良好，易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的雕刻加工；抛光性能良好，没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用性能（40hrc）;良好的表面腐蚀加工性,要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；耐磨损，有韧性，可以在热交变荷的作用下长期工作，耐摩擦；热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理；焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不开裂，变形等；热膨胀系数小，热传导效率高，防止变形，提高冷却效果；性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的批量、尺寸精度、复杂程度体积大小和外观要求等因素。该塑件的生产批量大，尺寸精度要求高，应选用优质模具钢。6.2 本设计模具上零件的材料及热处理本设计模具上用到得材料及其处理方法如表5所示：表5：所选用的材料及其处理零件名称材料牌号热处理硬度 动、定模座板45调质230270hb推管t10a淬火5458hrc定模固定板45调质230270hb支承板45调质230270hb动、定模板45调质230270hb动模镶块p20调质5055hrc型芯p20调质5055hrc垫块45 调质 230270hb推板45调质230270hb推杆固定板45调质230270hb定距拉板45调质230270hb导柱、导套t8a淬火5055 hrc螺钉、螺栓45淬火4348hrc限位销45淬火4348 hrc推杆、复位杆45淬火4348hrc弹簧60si2mn调质230270hb浇口套t8a淬火5055hrc斜导柱t8a淬火5458hrc锁紧楔45淬火4348hrc滑块t10a淬火5458hrc侧型芯p20淬火55hrc7. 模具装配图及工作原理经过设计及审核，最后完成的装配图如下所示：图16 后镜筒塑料模装配图1定模座板 2内六角螺钉 3定距拉板 4中间板 5导柱 6导套 7导套 8导柱 9定模板 10.浇口套 11内六角螺钉 12小型芯 13型腔 14斜导柱 15侧型芯 16弹簧 17.圆柱销 18滑块 19内六角螺钉 20锁紧楔 21内六角螺钉 22磁铁 23内六角螺钉 24磁铁 25内六角螺钉 26动模板 27弹簧止动销 28支撑板 29垫块 30.弹簧 31推板固定板 32动模座板 33.内六角螺钉 34推件板 35支承钉 36.推管 37.内六角螺钉 38.大型芯 43.圆柱销. 其工作原理及过程如下：合模时，在导向机构的引导下动模与定模正确对合，并在注塑机提供的锁模力作用下，动定模紧密贴合；注射时，塑料熔体由模具浇注系统进入型腔，经保压、补缩和冷却定型等过程后开模；开模时，动模后移，由于斜导柱14的限制作用，滑块18随动模后移时，会在动模板26的导滑槽内向外侧移动，即实现侧抽芯，直至侧型芯与塑件完全脱开，抽芯动作完成时，塑件则包紧在大型芯38上随动模后移，由于磁铁22和24的作用，迫使中间板与动模板一起后移，即完成第一次分型，主流道凝料随之拉出；当限位销与定距拉板3接触时，中间板停止移动，动模继续后移，完成第二次分型面，由于塑料包紧在大型芯38上，浇注系统凝料就在浇口处于塑件分离，然后在第一次分型面处自然脱落或人工取出；动模继续后移，当注塑机的顶杆与推板接触时，推出机构开始工作，塑件由推管36从凸模上推出，塑件由第二次分型面处取出；合模时，斜导柱使滑块向内移动，推出机构由弹簧30复位，合模结束，侧型芯则完全复位，最后锁紧楔将其锁紧，准备下一次注塑。8. 部分模具零件的加工工艺规程的编制1.导柱的加工工艺过程如表6所示：图17 导柱表